FR2700428A1 - Circuit de commutation d'un moteur à courant continu sanc collecteur et moteur à courant continu sans collecteur muni d'un tel circuit. - Google Patents

Abstract

Circuit de commutation d'un moteur à courant continu sans collecteur dépourvu de capteur de commutation et comportant au moins deux enroulements (608, 609, 610) dans lesquels la commutation du courant de moteur d'un enroulement à l'enroulement suivant, compté dans le sens de mouvement du moteur à courant continu, est causée par un signal impulsionnel de décalage (sh) déduit du fait qu'une tension (ui) induite dans le moteur à courant continu atteint une tension de référence (Ur). Un tel circuit peut être perfectionné de façon à éviter des commutations erronées en présence d'impulsions de diode ayant des flancs arrière à déclivité extrêmement faible. Conformément à l'invention, cela est réalisée par le fait que le signal de décalage (sh) présente des durées d'impulsion (td1, td2) pouvant être réglées en fonction de la vitesse du moteur à courant continu, que les impulsions du signal de décalage (sh) couvrent au moins les intervalles de temps pendant lesquels, dans la tension'induite (ui), apparaissent des effets transitoires causés par la commutation, et que les impulsions du signal de décalage (sh) sont utilisées pour supprimer des effets transitoires dans la tension induite (ui), causés par la commutation.

Description

t 1 L'invention concerne un circuit de commutation d'un moteur à courant

continu sans collecteur dépourvu d'un capteur de commutation et comportant au moins deux enroulements dans lesquels la commutation du courant de moteur d'un enroulement à l'enroulement suivant dans le sens du mouvement du moteur à courant continu est causée par un signal impulsionnel de décalage déduit du fait qu'une tension

induite dans le moteur à courant continu a atteint la valeur d'une tension de référence.

L'invention concerne en outre un moteur à courant continu muni d'un tel circuit. Le document DE-OS 36 02 227 décrit un circuit de commutation pour un moteur à courant continu sans collecteur dépourvu d'un capteur de commutation, qui

présente un stator muni d'un système triphasé et un rotor à aimantation permanente.

L'état de commutation du moteur est déterminé en fonction des tensions induites dans les enroulements statoriques Il est engendré un signal de comparaison indiquant si une tension de mesure et un signal de phase nominal dépendant de l'état de commutation concerné ont le même signe Ce signal de comparaison est supprimé pendant l'intervalle de temps durant lequel, dans les enroulements, apparaissent des effets transitoires avec des passages par zéro parasites éventuels En réaction au signal de comparaison, la commutation est avancée d'un pas toutes les fois que le signe de la tension de mesure ne correspond pas au signe indiqué par le signal de phase nominal Par ailleurs, le document DE- PA 37 10 509 préconise un procédé de commutation d'un moteur à courant continu suivant lequel, à partir d'une comparaison d'une tension induite dans un enroulement avec une tension de référence, sont déduits des instants d'avance de la commutation, cas dans lequel la commutation, par rapport à l'instant o la tension induite a atteint la valeur de la tension de référence, a un retard égal à un nombre prédéterminé d'impulsions tachymétriques d'un générateur tachymétrique relié au moteur. Dans les circuits décrits dans les documents précités, il est engendré un signal de décalage par lequel la commutation est chaque fois avancée d'un pas Ce signal de décalage sert en même temps à supprimer, dans les enroulements statoriques, des effets transitoires causés par la commutation ainsi que les informations erronées relatives à la position du rotor, provoquées de la sorte Le signal de décalage doit donc faire en sorte que ne soient évaluées que les parties des tensions induites, dépendantes de la vitesse du moteur A cet effet, le document DE-OS 36 02 227 décrit un circuit dans lequel le signal de décalage est constitué d'un signal dont la durée dépend du temps de conduction des diodes compensant les effets transitoires lors de la

commutation, ainsi que d'une durée constante ajoutée à celui-ci.

Toutefois, il s'est avéré que ce procédé ne convient pas pour des moteurs dans lesquels les flancs arrière des impulsions de diode apparaissant dans la tension de mesure ont une déclivité extrêmement faible de sorte que, après la fin du temps de blocage total, c'est-à- dire à la fin du signal de décalage, la conduction de la diode n'a pas encore décru et que, par conséquent, la tension de mesure présente une valeur qui, lors d'une comparaison avec une tension de référence, fournit une information erronée

et qui, par conséquent, peut provoquer une commutation erron 4 e.

L'invention vise à améliorer un circuit de commutation d'un moteur à courant continu sans collecteur du genre défini dans le préambule, de telle manière que les commutations erronées décrites ci-dessus ne se produisent plus et que le moteur

fonctionnement impeccablement, même dans l'état de fonctionnement décrit.

Conformément à l'invention, dans un circuit du genre défini dans le préambule, ce but est atteint du fait que le signal de décalage présente des durées d'impulsion pouvant être réglées en fonction de la vitesse du moteur à courant continu, en ce que les impulsions du signal de décalage couvrent au moins les intervalles de temps pendant lesquels, dans la tension induite, apparaissent des effets transitoires causés par la commutation, et en ce que les impulsions du signal de décalage (sh) sont utilisées pour supprimer des effets transitoires dans la tension induite (ui), causés par la commutation. Ainsi, dans le circuit de l'invention, l'adaptation des durées pendant lesquelles la tension induite est supprimée pour empêcher, lors de leur évaluation, des perturbations provoquées par des effets transitoires, est déterminée de façon simple, exclusivement par la vitesse du moteur à courant continu Ceci a pour effet de fournir un signal de décalage bien défini et de donner la garantie d'exclure des commutations erronées provoquées par les effets transitoires L'invention permet donc de supprimer de façon simple l'opération difficile de la détection de la durée précise des effets

transitoires, qui peuvent également être soumis à certaines variations.

Avantageusement, les durées d'impulsion du signal de décalage peuvent être changées entre des valeurs fixes déterminables en fonction de la vitesse du moteur à courant continu Ceci permet d'obtenir un circuit particulièrement faible du fait que la gamme totale de vitesses du moteur à courant continu est divisée en deux parties, les durées d'impulsion du signal de décalage prenant une grande valeur prédéfinie pour la gamme de faibles vitesses et une valeur faible prédéfinie pour le reste de la gamme de vitesses, allant jusqu'à la vitesse à vide Il est également possible de diviser la gamme de vitesses en trois parties ou plus et, en conséquence, de régler les durées d'impulsion

à trois valeurs prédéfinies ou plus.

Les avantages du circuit conforme à l'invention se manifestent notamment si les flancs arrière d'impulsions dites de diode apparaissant après chaque commutation

dans la tension induite, ont une déclivité très faible, par exemple à une faible vitesse.

Ces impulsions de diode représentent une partie essentielle des effets transitoires Si on ne les supprime entièrement dans la tension induite, ils peuvent avoir pour résultat de falsifier la comparaison de cette tension induite avec la tension de référence, ce qui provoquera les commutations erronées citées En effet, il est également possible d'éliminer l'influence de faibles perturbations dans la tension induite par l'augmentation d'une zone de tolérance du circuit par lequel doit être effectuée la comparaison avec la tension de référence Cette augmentation de la zone de tolérance présente cependant l'inconvénient que, lors du démarrage du moteur à courant continu, la tension induite est trop basse pour atteindre encore la valeur de la tension de référence et pour déclencher une commutation nécessaire pour le démarrage du moteur Dans ces

conditions, le moteur ne démarre pas ou cale brusquement.

Dans le circuit conforme à l'invention, ces inconvénients sont évités du fait que ladite zone de tolérance est maintenue faible et que, par conséquent, la tension induite peut être évaluée impeccablement, également dans les cas o elle présente des

valeurs faibles à cause d'une vitesse faible du moteur ou lors du démarrage.

Dans un autre mode de réalisation, le circuit conforme à l'invention est combiné avec un circuit de commande pour commuter un moteur à courant continu sans collecteur dépourvu d'un capteur de commutation et comportant un rotor ou un stator à aimantation permanente ayant un nombre quelconque de paires de pôles, et un stator ou un rotor associés présentant au moins deux enroulements formant un système polyphasé dont chaque phase, en fonction de tensions induites dans les enroulements par le champ à aimantation permanente du rotor, peut être appliquée au moyen d'éléments commutateurs électroniques, selon l'état de commutation, à la borne négative et/ou à la borne positive d'une source de tension pour effectuer des pas de commutation, étant entendu que, dans le cas de moteurs sans point neutre ou sans point neutre sorti, il est calculé de façon continue une tension de point neutre et que, pour la détermination des instants d'avance de la commutation, est utilisée la tension induite de l'enroulement non reliée à la source de tension et que la commutation est déclenchée après que cette tension induite a atteint la valeur de la tension de référence (passage par zéro) qui

représente un niveau zéro de la tension induite.

De préférence, entre chaque passage par zéro et l'instant d'avance de la commutation déclenchée par ce passage par zéro, est inséré un retard déterminable pour peu que la commutation, au lieu de devoir commencer immédiatement au passage par zéro, doive être décalée dans le temps par rapport à celui-ci La durée du retard est

adaptée à la structure du moteur et à la vitesse prévue pour le moteur.

Selon un autre mode de réalisation du circuit conforme à l'invention, il est prévu que, en outre, dans le circuit de commande, est calculée une tension de mesure par soustraction de la tension neutre sortie ou calculée d'un signal composé des intervalles des tensions d'enroulement pendant lesquels les enroulements ne sont pas reliés à la source de courant continu par l'intermédiaire des éléments commutateurs électroniques, est engendré un signal de phase nominal qui détermine le signe de la tension de mesure adéquat à l'état de commutation régnant du moteur, est engendré un signal de comparaison indiquant que le signe effectif de la tension de mesure et le signe déterminé par le signal de phase nominal sont égaux ou différents, signal de comparaison qui est engendré lors de chaque passage par zéro, après la fin du retard, est engendrée une impulsion du signal de décalage après

la génération du signal de comparaison lors du passage par zéro.

Dans la réalisation ci-dessus du circuit conforme à l'invention, le signe de la tension de mesure est déterminé à partir d'une comparaison avec la tension de référence Avantageusement, cette tension de référence est réalisée de façon changeable, c'est-à-dire que, selon le niveau du signal de phase nominal, elle prend des première ou

2700428

seconde valeurs situées symétriquement autour d'un potentiel de référence (potentiel zéro) La zone de tolérance comprise entre ce potentiel de référence et la première ou la seconde valeur sert à supprimer de faibles perturbations et à éviter des oscillations dans le circuit de commande A cet effet, la tension de référence peut être changé de valeur par le signal de phase nominal. D'autres réalisations avantageuses du circuit conforme à l'invention sont

définies dans les revendications dépendantes.

L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante

d'exemples de réalisation, faite en regard des dessins annexés Dans les dessins: la figure 1 est le schéma synoptique de montage d'un exemple de réalisation de l'invention, les figures 2 et 3 montrent des allures de signal se présentant dans le circuit de la figure 1, la figure 4 est un schéma de montage légèrement plus détaillé d'un exemple de réalisation pour une partie du circuit de la figure 1, la figure 5 montre un exemple de réalisation pour compléter le circuit de la figure 5, la figure 6 montre une réalisation d'un détail du circuit de la figure 4 et la figure 7 montre un exemple de réalisation d'un circuit de génération

d'une tension de référence.

la figure 1 montre comme exemple de réalisation de l'invention un circuit dont des parties sont connues du document DE-OS 36 02 227 Ai et qui utilise un circuit de commande dans lequel l'invention est réalisée Le circuit de la figure 1 est constitué par un circuit conformateur de signaux 1, un circuit de puissance 2, un circuit 603 de mesure de la position ainsi qu'un étage 604 générateur de signaux de décalage La structure et le fonctionnement du circuit conformateur de signaux 1 et du circuit de puissance 2 de la présente demande sont identiques à des ensembles correspondants, connus du document DE-OS 36 02 227 Ai de sorte que, pour éviter des répétitions, on se réfère aux réalisations correspondantes du document DE-OS 36 02 227 Ai C'est pourquoi les parties de circuit et les signaux correspondants sont indiqués par les mêmes

références que dans ce document.

La figure 2 montre des allures dans le temps des signaux (tensions) apparaissant aux bornes du circuit conformateur de signaux 1 et du circuit de puissance 2 pour un espace de temps correspondant à deux périodes électriques du rotor du moteur à courant continu, allures qui, à nouveau, sont indiquées par les mêmes références que dans le document DE-OS 36 02 227 Ai Chacun des intervalles de temps correspondant à une période électrique du rotor du moteur à courant continu est divisé en intervalles de temps I à VI, en correspondance avec le fonctionnement d'un moteur triphasé Les signaux de commutation pi à N 3, les signaux de commande stl à st 3 et le signal de phase nominal sui sont représentés par des niveaux logiques " O " et " 1 ", tandis que les tensions d'enroulement ul, u 2 et u 3 ainsi que le signal uxj, constitué par les intervalles de temps des tensions ul à u 3 pendant lesquels les enroulements correspondants ne sont pas reliés à la source de tension et pendant lesquels apparaissent donc les effets transitoires suivis des tensions induites, sont représentés par la tension ub

délivrée par la source de tension.

Le circuit 603 de mesure de la position comporte un multiplexeur analogique 58 qui est relié par ses entrées 55 à 57 aux tensions d'enroulement U 1, U 2 ou U 3 délivrées par le circuit de puissance 2 et par ses autres entrées 59, 60, 61 respectivement aux signaux de commande stl, st 2 et st 3 Le multiplexeur analogique 58 est de la même structure et du même fonctionnement que le multiplexeur analogique 58 décrit dans le document DE-OS 36 02 227 Ai Sur sa sortie 62, est délivré le signal uxj. La sortie 62 du multiplexeur analogique 58 est reliée à une entrée non inverseuse 605 d'un amplificateur opérationnel 606, dont l'entrée inverseuse 607 reçoit la tension neutre u 40 du point neutre 611 de trois enroulements de moteur 608, 609, 610, tension qui, dans l'exemple de réalisation envisagé, est mesurée directement au point neutre 611 Dans une variante selon l'exemple de réalisation de DE-OS 36 02 2 227 Ai, il est possible de calculer cette tension neutre u 40 à partir des tensions

d'enroulement ul à u 3, conf le circuit de calcul analogique de ce document.

Sur sa sortie 612, l'amplificateur opérationnel 606 délivre la différence entre la tension neutre u 40 et le signal uxj de la sortie 62 du multiplexeur analogique 58, différence qui est appelée tension de mesure ui Elle correspond à la tension induite

dans les enroulements 608 à 610.

La tension de mesure ui est appliquée à une entrée de tension de mesure 613 d'un comparateur 614 qui, sur une entrée de tension de référence 615, reçoit la tension de référence Ur Sur sa sortie 616, le comparateur 614 délivre un signal de signe KOMP qui, par deux états logiques "T 1 et " O ", indique que la tension de mesure

ui est positive ou négative par rapport au niveau de la tension de référence Ur.

Comme la tension de mesure prend la valeur O à l'arrêt du moteur à courant continu, un circuit comparateur, par exemple le comparateur 614 qui, lors du passage par zéro de la tension de mesure ui, doit changer d'état logique, risquerait alors de prendre un état indéfini ou de commencer à osciller Pour cette raison, au lieu d'utiliser comme tension de référence Ur une tension à un niveau zéro précis, on fait appel à une tension Ur présentant un petit écart par rapport au niveau zéro, écart qui forme également la zone de tolérance pour la suppression de perturbations dans la tension induite Le signe de la tension de référence Ur qui peut présenter ledit écart par rapport au niveau zéro au choix dans le sens positif ou dans le sens négatif, est alors changé en fonction de l'état de commutation, de telle manière que la tension de référence Ur soit positive lorsque la tension de mesure ui augmente dans l'intervalle de temps situé en dehors des effets transitoires et que la tension de référence Ur soit

négative lorsque la tension de mesure ui diminue en conséquence.

A titre d'exemple, on a représenté sur la figure 3 a) une allure de la tension de mesure ui en fonction du temps t et, à cet effet, on a indiqué sur cette figure la tension de référence changeable Ur, qui présente des valeurs situées symétriquement

par rapport à un niveau zéro.

Le signal de phase nominal sui, connu du document DE-OS 36 02 227 Ai et délivré par le circuit conformateur de signaux 1, signal qui prend un niveau logique haut lorsque la tension de référence Ur est négative et un niveau logique bas lorsque la tension de référence Ur est changée en une valeur positive, est représentée sur la figure 3 b) en fonction du temps t Comme indiqué dans le document DE-OS 36 02 227 Ai, le signal de phase nominal sui détermine à nouveau la valeur de la tension de référence Ur Il est appliqué, dans le circuit de mesure de position 603 de la figure 1, à une entrée de signal de phase nominal 617 d'une porte OU-exclusif 618 dont l'entrée de signal de signe 619 reçoit le signal de signe KOMP de la sortie 616 du comparateur 614 La porte OU exclusif 618 combine donc par une opération logique OU exclusif le signal de signe KOMP, représentant le signe de la tension de mesure ui par rapport à la tension de référence Ur, avec le signal de phase nominal sui et délivre le résultat sur sa sortie 620 comme signal de comparaison EXOR Ce signal de comparaison EXOR est représenté sur la figure 3 d) en fonction du temps t Sur la figure 3 c) est représentée l'allure correspondante dans le temps du signal de signe KOMP Le signal de comparaison EXOR indique que le signal de signe KOMP et le signal de phase nominal sui ont des signes égaux ou différents Il présente un niveau logique haut si les signes sont différents, et un niveau logique bas si les signes correspondent Lors de chaque passage par zéro de la tension de mesure ui, causé par le niveau déterminé de la tension de référence Ur et le changement d'état ainsi provoqué du signal de signe KOMP, il est délivré une impulsion du signal de comparaison EXOR Sur la figure 3, cela est indiqué

pour les instants tl et t 6.

Le flanc avant de l'impulsion du signal de comparaison EXOR (instants tl, t 6) attaque un premier circuit temporisateur comprenant le circuit de mesure de position 603 du circuit de commande de la figure 1 et qui délivre un signal impulsionnel BVER de durée tb Sur la figure 1, ce premier circuit temporisateur est indiqué par la référence 621 et la durée d'impulsion correspond au retard se situant entre le passage par zéro et l'instant d'avancement de la commutation déclenchée par ce passage par zéro A cet effet, le premier circuit temporisateur 621 est relié par sa première entrée 621, à travers une porte ET 623, à la sortie 621 de la porte OU exclusif 618 Alors qu'une première entrée 624 de la porte ET 623 reçoit le signal de comparaison EXOR, une seconde entrée 625, qui a en outre une fonction inverseuse, reçoit le signal de décalage sh, signal qui, en outre, est appliqué à l'entrée 13 du registre à décalage 5 du circuit conformateur de signaux 1 Ainsi, pendant l'apparition des impulsions du signal de décalage sh, on empêche que le signal de comparaison EXOR soit appliqué à l'entrée 26 du premier circuit temporisateur 621 Comme déjà exposé dans ce qui précède, et comme expliqué de façon plus détaillée dans la suite de cet exposé, on a donné aux impulsions du signal de décalage sh une durée telle qu'elles suppriment tous les effets transitoires provoqués par la commutation Ainsi, au moyen de la porte ET 623, sont supprimées toutes les impulsions du signal de comparaison EXOR qui apparaissent

pendant les effets transitoires.

A la fin du retard tb, le premier circuit temporisateur 621 délivre sur sa sortie 626 un signal qui, par une ligne 627, est appliqué comme signal de déclenchement de la génération d'une impulsion du signal de décalage sh à l'étage générateur de signaux de décalage 604 Ce signal de déclenchement est indiqué par

shausl sur la figure 1.

L'étage générateur de signaux de décalage 604, qui reçoit le signal shausl de déclenchement de la génération d'une impulsion du signal de décalage comporte, dans l'exemple de réalisation de la figure 1, deux circuits temporisateurs 628, 629 Ces circuits sont reliés par leurs entrées 630 ou 631 à la ligne 627 de fourniture du signal de déclenchement shausl et par leurs sorties 632 et 633 aux contacts de commutation d'un commutateur 634, dont la lame de commutation est reliée par une ligne 635 à l'entrée 13 du registre à décalage 5 et à la seconde entrée 625 de la porte ET 623 Sur la figure 1, le commutateur 534 est symbolisé par un dispositif mécanique, mais, de préférence,

il est réalisé à partir d'éléments commutateurs électroniques.

Les circuits temporisateurs 628, 629 sont réalisés de préférence sous la forme de multivibrateurs monostables qui, sur leurs sorties 632, 633, portant un niveau logique bas dans l'état de repos, délivrent une impulsion de niveau logique haut lorsque leurs entrées 630, 631 reçoivent un flanc négatif, c'est-à-dire descendant, du signal de déclenchement shausl L'impulsion délivré par le deuxième circuit temporisateur 628 a la durée tdl et l'impulsion délivrée par le (troisième circuit temporisateur 629) la durée td 2 Dans ces conditions, td 2 est supérieur à tdl Sur la ligne 635 apparaît donc, comme impulsion du signal de décalage, selon la position du commutateur 634, soit l'impulsion de longue durée (td 2) du troisième circuit temporisateur 629, ou l'impulsion de courte durée (tdl) du deuxième circuit temporisateur 628 Ainsi, grâce au commutateur 634, les impulsions du signal de décalage peuvent être prélevées au choix

sur les deux circuits temporisateurs.

L'étage générateur de signaux de décalage 604 comporte en outre un étage comparateur temporel pour comparer des effets transitoires provoqués par la commutation avec une normale de temps et pour choisir l'un des autres circuits temporisateurs 628 et 629 pour la fourniture du signal de décalage sh selon le résultat de la comparaison A cet effet, l'étage générateur de signaux de décalage 604 reçoit par une ligne 636 un signal indiqué par Dl et qui, sur la figure 3 f) est représenté à titre d'exemple Ce signal Dl présente un niveau logique O pendant les impulsions de diode apparaissant dans la tension de mesure ui et un niveau logique bas pendant le reste du temps Le signal Dl marque donc les espaces de temps pendant lesquels il se produit une conduction de diode dans le circuit de puissance Dans l'exemple de la figure 3, il a un niveau logique haut entre les instants t 3 et t 4 d'une part et 7 t et t 8 d'autre part Pour engendrer ce signal, le circuit de mesure de position 603 de l'exemple de réalisation de la figure 1 comporte une porte ET 637, de même structure que celle de la porte ET 623 Sur sa première entrée 638, la porte ET 637 reçoit le signal de comparaison EXOR à partir de la sortie 620 de la porte OU exclusif 618, tandis que sa seconde entrée 639, qui a une fonction inverseuse, est reliée à la sortie 626 du premier circuit temporisateur 621 et reçoit le signal BVER délivré par ce circuit temporisateur 621 et présentant une longueur d'impulsion correspondant au retard déterminable tb A partir du signal BVER, est déduit le signal de déclenchement shausl; celui-ci est représenté en

fonction du temps t sur la figure 3 e).

A partir de la sortie 640 de la porte ET 637, le signal Dl est appliqué par la ligne 636, d'une part, à une entrée 641 d'un multivibrateur monostable 642 et, d'autre part, à une entrée D 643 d'une bascule D 644 Le multivibrateur monostable 642 et la bascule D 644 forment ensemble l'étage comparateur temporel dans l'étage générateur de signaux de décalage 604 Le multivibrateur monostable 642 fournit la normale de temps sous la forme d'une impulsion à niveau logique haut et de durée tm, signal qui est indiqué par MONO et qui, sur la figure 3 g, est représenté en fonction du temps t Chaque impulsion du signal MONO fournissant la normale de temps est fournie sous la commande d'un flanc avant d'une impulsion du signal Dl A partir de la sortie 645 du multivibrateur monostable 641, la normale de temps MONO est appliquée à une entrée d'horloge 646 de la bascule D 644 qui, à l'apparition de chaque flanc descendant du signal fourni à l'entrée d'horloge 646, transfère vers sa sortie 646 le niveau logique qui, à cet instant, est présent sur l'entrée D 643, sortie sur laquelle ce niveau logique

est maintenu jusqu'à l'apparition du flanc descendant suivant sur l'entrée d'horloge 646.

La bascule D 644 effectue donc, à l'intérieur de l'étage comparateur temporel 642, 644, la comparaison des longueurs des impulsions du signal Dl et de la normale de temps MONO Comme représenté sur la figure 3 f) et g), le flanc ascendant du signal Dl aux entrées t 3 et t 7 a pour effet de produire une impulsion de durée tm de la normale de temps MONO A l'instant d'apparition de chaque flanc descendant dans la normale de temps MONO, le niveau logique du signal Dl sur la sortie 647 de la bascule D 644 est transféré comme son signal de sortie SPERL Comme l'impulsion du signal Dl dessiné sur la figure 3 f) entre les instants t 3 et t 4 est déjà terminée à la fin de l'impulsion ayant la durée tm de la normale de temps MONO, le signal de sortie SPERL de la bascule D 644 garde son niveau logique à la fin de l'impulsion de la normale de temps MONO Par contre, la différence de temps entre les instants t 7 et t 8, qui identifie la longueur de l'impulsion suivante du signal dl, est supérieure à la durée il tm A l'instant d'apparition du flanc descendant de l'impulsion correspondante de la normale de temps MONO, le signal D présente encore un niveau logique haut De ce fait, le niveau logique du signal de sortie SPERL est changé à la fin de cette impulsion de durée tm L'allure du signal de sortie SPERL est représenté sur la figure 3 h) en fonction du temps t. Le signal de sortie SPERL de la bascule D 644 est également appelé signal de sélection puisque son niveau logique commande le commutateur 634 De ce fait, si le signal de sélection SPERL a un niveau logique bas, la ligne 635 est reliée à la sortie 632 du deuxième circuit temporisateur 628 et le signal de décalage SH prend la durée d'impulsion tdl Par contre, si le signal de sélection SPERL présente un niveau logique haut, la ligne 635 est reliée à la sortie 633 du troisième circuit temporisateur 629, ce qui fixe donc à td 2 la durée des impulsions du signal de décalage SH Cette situation est représentée sur la figure 3 i) tandis que, sur la figure 3 k, est représenté l'inverse du

signal de décalage sh.

La durée des impulsions du signal Dl, déterminée par les périodes de conduction de diode, est une mesure directe de la vitesse du moteur à courant continu commandé par le circuit de commande décrit C'est pourquoi le signal Dl est également

appelé signal de vitesse.

Le signal de décalage sh est appliqué à l'entrée 13 du registre à décalage 5, qui est avancé par ce signal de décalage sh et parcourt ainsi de façon cyclique six états A partir des signaux sur les sorties de ce registre à décalage 5 sont déduits, par des opérations logiques binaires, les états de commutation des éléments commutateurs électroniques du circuit depuissance 2 ainsi que le signal de phase sui, comme décrit de

façon détaillée dans le document DE-OS 26 02 227 Ai.

Dans une variante du circuit de la figure 1, l'étage générateur de signaux de décalage 604 peut également être conçu pour trois ou plusieurs valeurs des durées d'impulsion du signal de décalage sh A cet effet, il faut adapter le nombre de circuits temporisateurs (au lieu de 628, 629) et le nombre de normales de temps (au lieu de

MONO) et étendre le commutateur 634.

Le circuit de commande de la figure 1 présente en outre un dispositif d'aide au démarrage engendrant un signal substituant de déclenchement esh pour déclencher en guise de remplacement la génération d'une impulsion du signal de décalage sh lorsque le signal de déclenchement shausl engendré à partir du signal BVER du premier circuit temporisateur 621 n'apparaît pas pendant la durée prédéterminée Ce dispositif d'aide au démarrage comporte un quatrième circuit temporisateur 648 et un étage conformateur d'impulsion 649 placé en aval de celui-ci, ainsi qu'une porte OU 650 à travers laquelle le signal substituant de déclenchement esh est bouclé sur la ligne 627 pour le signal de déclenchement shaus I si le signal BVER du premier circuit temporisateur 621 n'apparaît pas A cet effet, une entrée 651 du quatrième circuit temporisateur 648 qui, par ailleurs, peut en principe être de la même structure que les circuits temporisateurs 621, 628, 629 décrits jusqu'ici, est reliée à la sortie 626 du premier circuit temporisateur 621 A partir de la sortie du quatrième circuit temporisateur 648, l'étage conformateur d'impulsion 649 est alimenté directement de façon qu'à la fin de la durée ts, déterminée par le quatrième circuit temporisateur 658, soit délivré sur la sortie 652 de l'étage conformateur d'impulsion 649, une impulsion du signal substituant de déclenchement esh La durée prédéterminée ts commence, par exemple, au début d'une impulsion du signal BVER, mais il est également possible, dans un autre mode de réalisation et pour un dimensionnement adéquat, qu'elle commence lors de l'apparition d'un flanc arrière d'une impulsion, de

durée tb, du signal BVER.

A partir de la sortie 652 de l'étage conformateur d'impulsion 649, le signal substituant de déclenchement esh est appliqué à une première entrée 653 de la porte OU 650 dont la seconde entrée 654 reçoit le signal BVER à partir de la sortie 626 du premier circuit temporisateur 621 La porte OU 650 est reliée par sa sortie 655 à la ligne 627 pour le signal de déclenchement shausl De cette façon, au choix le signal BVER ou le signal substituant de déclenchement esh sont bouclés sur la ligne 627

comme signal de déclenchement shausl.

La figure 4 montre un détail du circuit de mesure de position 603 et de l'étage générateur de signaux de décalage 604, dans un mode de réalisation représenté de façon légèrement plus détaillée Des composants correspondants sont à nouveau

indiqués par les mêmes références.

Dans l'exemple de réalisation de la figure 4, le premier circuit temporisateur 621 comporte un premier générateur d'horloge 657 qui délivre sur sa sortie 658 un signal d'horloge de préférence rectangulaire Ce signal d'horloge est appliqué à travers une porte ET 659, reliée par sa première entrée 660 à la sortie 658, à une entrée de comptage 661 d'un premier compteur 662 A cet effet, la porte OU 659

est reliée par sa sortie 663 à cette entrée de comptage 661.

L'entrée 622 du premier circuit temporisateur 621 est reliée à travers un

premier condensateur 664 à une entrée de remise à zéro 665 du premier compteur 662.

En parallèle à l'entrée de remise à zéro 665, sont montées une première résistance de fuite 666 et une première diode 667, reliées à la masse A partir de la sortie 668 du premier compteur 662, une première ligne conduit à une seconde entrée 669 de la porte ET 659, c'est-à-dire l'entrée inverseuse, et une autre ligne forme une sortie 62, 61 du premier circuit temporisateur 621, sortie qui est une variante de la sortie 626 de la figure 1, dans ce sens qu'elle porte l'inverse du signal BVER, tandis que la sortie 626

de la figure 1 porte le signal BVER lui-même.

Comme déjà décrit en regard des figures 1 et 3, l'entrée 622 reçoit le signal de comparaison EXOR tant que le signal de décalage sh présente un niveau logique bas Les flancs ascendants au début des impulsions du signal de comparaison sont transmis par la porte ET 623 et sont appliqués à travers le premier condensateur 664 à l'entrée de remise à zéro 665 du premier compteur 662 pour remettre celui-ci dans sa position de départ, donc à zéro La sortie 668 du premier compteur 662 porte alors un niveau logique bas Celui-ci débloque, à travers la seconde entrée 669, la porte ET 659 pour les impulsions du signal d'horloge délivrées de façon continue par le premier générateur d'horloge 657 Celles-ci arrivent à l'entrée de comptage 661 du premier compteur 662, qui compte alors positivement jusqu'à ce qu'il apparaisse sur la sortie 668 un niveau logique haut Le dimensionnement du premier compteur 662 et la fréquence du signal d'horloge du premier générateur d'horloge 657 sont adaptés l'un à l'autre de façon que les instants de remise à zéro du premier compteur 662 et d'apparition du niveau logique haut sur la sortie 668 soient juste séparées par la durée tb, c'est-à-dire l'attente Au cours de ce retard tb, la sortie 668 et donc la sortie 6261 portent un niveau logique bas, tandis que, pendant le reste du temps, elles portent un niveau logique haut Le passage à ce niveau logique haut, à la fin du retard tb, a pour effet de bloquer à nouveau la porte ET 659 et donc d'interrompre le comptage du premier compteur 662 jusqu'à l'apparition du flanc ascendant suivant à l'entrée de remise à zéro 665 De cette façon, précisément à l'apparition de chaque flanc du signal de comparaison EXOR, est engendrée une impulsion (de l'inverse du) signal BVER tant

que le signal de décalage SH présente un niveau bas.

La sortie 6261 du premier circuit temporisateur 621 de la figure 4 est reliée à une entrée 6271 d'un générateur d'impulsion 670, qui réunit essentiellement les fonctions des circuits temporisateurs 628, 629, décrits en regard de la figure 1, et du commutateur 634 En effet, la fonction des circuits temporisateurs 628, 629 est prise en charge par un circuit constitué par un deuxième générateur d'horloge 671, une porte ET 672, un deuxième compteur 673, un deuxième condensateur 674, une deuxième résistance de fuite 675 et une deuxième diode 676 Ces éléments sont reliés entre eux de la même manière que le premier générateur d'horloge 657, la porte ET 659, le premier compteur 662, le premier condensateur 664, la première résistance de fuite 666 et la première diode 667, comme compris dans le circuit temporisateur 621, de sorte que,

pour une description détaillée de la structure et du fonctionnement, on réfère aux

réalisations concernées.

Par opposition au premier compteur 662, le deuxième compteur 673 présente deux sorties qui correspondent respectivement aux sorties 632 et 633 des circuits temporisateurs 628 et 629 de la figure 1 Lors du comptage positif avec le signal d'horloge délivré par le deuxième générateur d'horloge 671, il apparaît sur la sortie 632 une impulsion plus courte de niveau logique bas, et sur la sortie 633, une impulsion correspondante d'une durée plus longue Les sorties 632 et 633 sont à cet effet couplées avec des positions de comptage correspondantes du deuxième compteur 673 L'impulsion sur la sortie 632 a la durée d'impulsion tdl, tandis que l'impulsion sur la sortie 633 a une durée td 2 A travers le commutateur 634, représenté par deux contacts de coupure mécaniques sur la figure 4, et à travers un inverseur 677 l'une ou l'autre impulsion de durée tdl ou td 2, selon la position du commutateur 634, arrive sur

la ligne 635 pour y former le signal de décalage sh.

Pour adapter le moteur à courant continu à commander aux conditions de fonctionnement, les sorties 632 et 633 peuvent être déduites de positions de comptage quelconques 673 D'une manière particulièrement simple, on utilise, par exemple, un compteur binaire à huit positions à partir de la position la plus élevée et de la position à trois près la plus élevée duquel sont déduites respectivement la sortie 633 et la sortie

632 La durée d'impulsion td 2 est alors égale au quadruple de la durée tdl.

Dans le générateur d'impulsion 670, on a établi entre la sortie de l'inverseur 677 et l'entrée inverseuse de la porte ET 672 une liaison qui a la même fonction que la liaison conduisant, dans le premier circuit temporisateur 621, de la

sortie 668 du premier compteur 662 à la seconde entrée 669 de la porte ET 659.

L'excitation du commutateur 634, dans le générateur d'impulsions 670, s'effectue à partir de la sortie 647 d'une bascule D 6441, qui fonctionne essentiellement de la même manière que la bascule D 644 de la figure 1 La liaison de travail entre la sortie 647 et le contact de commutation du commutateur 634 qui doit être relié à la sortie 632, on a inséré un inverseur 678 par lequel doit être mieux défini la commande

des commutations du commutateur 634 devant être effectuée dans le sens opposé.

L'étage générateur de signaux de décalage 604, dans le mode de réalisation de la figure 4, comporte en outre un multivibrateur monostable 6421 qui fonctionne de la même manière que le multivibrateur monostable 642 de la figure 1, dans ce sens que le signal délivré sur la sortie 6451 du multivibrateur monostable 6421 correspond à l'inverse du signal MONO qui représente la normale de temps Jusqu'à

cette inversion de signal, la sortie 6451 correspond donc à la sortie 645 de la figure 1.

En conséquence, la bascule D 6441 est pourvue d'une entrée d'horloge 6461 qui, jusqu'à sa fonction inverseuse, correspond à l'entrée d'horloge 646 de la bascule D 644

de la figure 1.

L'entrée 641 du multivibrateur monostable 6421 est reliée à la sortie 640 d'une porte ET 6371 qui correspond largement à la porte E 637 de la figure 1, sauf que sa seconde entrée, pour l'application de l'inverse du signal BVER, a une fonction non

inverseuse, raison pour laquelle elle est indiquée par la référence 6391.

Le multivibrateur monostable 6421 comporte un montage constitué par un troisième générateur d'horloge 679, une porte ET 680, un troisième compteur 681, un troisième condensateur 682, une troisième résistance de fuite 683 et une troisième diode 684 Tous ces éléments sont interconnectés de la même manière que les éléments correspondants du premier circuit temporisateur 621, de sorte qu'on peut référer aux réalisations ci-dessus pour l'explication de leur fonctionnement précis Sur la sortie 685 du troisième compteur 681 qui correspond à la sortie 668, est délivré l'inverse du signal MONO représentant la normale de temps Cette impulsion de niveau logique bas est de durée tm Son flanc avant est lancé par le flanc avant du signal Dl de la sortie 640

de la porte ET 6371.

Pour des raisons de clarté, on a représenté sur la figure 4 trois générateurs d'horloge 657, 671 et 679 Toutefois, le signal d'horloge peut également

être fourni par un seul générateur d'horloge.

Dans la liaison entre la sortie 6261 du premier circuit temporisateur 621 et l'entrée 6271 du générateur d'impulsions 670, on peut, le cas échéant, insérer un dispositif d'aide au démarrage 656 qui remplit la fonction du quatrième circuit temporisateur 658, de l'étage conformateur d'impulsion 649 et de la porte OU 650 de la figure 1 Ce dispositif d'aide au démarrage 656 présente une entrée 6511 et une sortie 6551 Un exemple de réalisation de ce dispositif, qui peut être une variante des

dispositifs cités en regard de la figure 1, est montré sur la figure 5.

L'entrée 6511 du dispositif d'aide au démarrage 656 de la figure 5 est reliée à travers un inverseur 686 à une ligne qui porte le même signal que l'entrée 651

du quatrième circuit 648 de la figure 1 et qui est donc indiquée par la même référence.

En conséquence, la sortie 6551 du dispositif d'aide au démarrage 656 de la figure 5 est alimentée, à travers un autre inverseur 687, par une ligne 655 portant le même signal

que la sortie 655, à savoir le signal de déclenchement shausl.

Dans le mode de réalisation de la figure 5, le quatrième circuit temporisateur 648 est remplacé par un quatrième générateur d'horloge 6481 et un quatrième compteur 6482 Le quatrième générateur d'horloge 6481 est relié par sa sortie 688 à une entrée de comptage 689 du quatrième compteur 6482 L'entrée 651 est reliée à une entrée de remise à zéro 690 du quatrième compteur 6482 Le quatrième compteur 6482 compte de façon cyclique en réaction au signal d'horloge appliqué à l'entrée de comptage 689 par le quatrième générateur d'horloge 6481, le dimensionnement étant choisi de façon qu'un cycle correspond à la durée prédéterminée

ts, également dimensionnée par le quatrième circuit temporisateur 648 de la figure 1.

Sous l'influence du signal d'horloge, le quatrième compteur 6482 délivre donc sur sa sortie 691, à des intervalles de temps ts, une impulsion de niveau logique haut, qui est appliquée à une entrée 692 de l'étage conformateur d'impulsion 649 Celui-ci délivre sur sa sortie 652, comme déjà décrit, le signal substituant de déclenchement esh et le fournit à la première entrée 653 d'une porte OU 6501 qui, dans la réalisation de la figure 5, remplace la porte OU 650 de la figure 1 La seconde entrée 654 de la porte OU 6501 est reliée à l'entrée 651 Ainsi, les impulsions du signal BVER arrivent comme signal de déclenchement shausl à la sortie 655 et servent en même temps à remettre à zéro le quatrième compteur 6482 à travers l'entrée de remise à zéro 690 En fonctionnement normal, le quatrième compteur 6482 n'atteint pas sa position finale, mais est déjà préalablement remis à zéro par une impulsion du signal BVER de sorte qu'aucune impulsion n'est délivrée par l'étage conformateur d'impulsion 649 et que, par conséquent, il n'apparaît aucun signal substituant de déclenchement esh Par contre, si les impulsions du signal BVER sont supprimées, l'étage conformateur d'impulsion 649, après la fin de la durée prédéterminée, ts, délivre une impulsion du signal substituant de

déclenchement esh.

La figure 6 montre une réalisation pour le commutateur 634, comportant des portes logiques électroniques simples A cet effet, les sorties 632, 633 sont reliées respectivement à des premières entrées 698 et 699 de portes ET 700 et 701, dont les sorties 702 et 703 sont couplées à des entrées respectives d'une porte NI 704 La sortie de la porte NI 704 est reliée à la ligne 635 pour le signal de décalage sh Une seconde entrée 705 de la porte ET 700 est reliée à la sortie de l'inverseur 658, tandis qu'une seconde entrée 706 de la porte ET 701 est reliée à la sortie 647 De cette façon, le signal de sélection SPERL débloque alternativement l'une des deux portes ET 700, 701

pour les impulsions des sorties 632 et 633.

Sur la figure 7 est montré un exemple de réalisation pour un circuit permettant, en fonction du signal de phase nominal sui, d'engendrer la tension de référence changeable Ur Ce circuit présente un diviseur de tension de référence constitué de trois résistances 707, 708, 709, montées en série et insérées entre deux bornes de tension de référence 710 et 711 Aux bornes de tension de référence 710, 711 peuvent être appliqués, par exemple, des tensions d'alimentation positive et négative, ou encore une tension d'alimentation positive et le potentiel de masse Chacun des points communs 707, 708 et 708, 709 est relié à travers un élément commutateur 712, 713, à l'entrée de tension de référence 615 du comparateur 614 L'élément commutateur 712 est commandé par le signal de phase nominal sui à travers un inverseur 714, tandis que l'élément commutateur 713 est commandé directement par ce signal nominal sui Pour des raisons de clarté, les éléments commutateurs 712, 713 sont représentés sur la figure 7 par des commutateurs mécaniques, mais il est tout aussi bien possible de les réaliser

au moyen de composants électroniques.

Claims (9)

REVENDICATIONS:

1 Circuit de commutation d'un moteur à courant continu sans collecteur dépourvu de capteur de commutation et comportant au moins deux enroulements ( 608, 609, 610) dans lesquels la commutation du courant de moteur d'un enroulement à l'enroulement suivant, compté dans le sens de mouvement du moteur à courant continu, est causéepar un signal impulsionnel de décalage (sh) déduit du fait qu'une tension (ui) induite dans le moteur à courant continu atteint une tension de référence (Ur), caractérisé en ce que le signal de décalage (sh) présente des durées d'impulsion (tdl, td 2) pouvant être réglées en fonction de la vitesse du moteur à courant continu, en ce que les impulsions du signal de décalage (sh) couvrent au moins les intervalles de temps pendant lesquels, dans la tension induite (ui), apparaissent des effets transitoires causés par la commutation, et en ce que les impulsions du signal de décalage (sh) sont utilisées pour supprimer des effets transitoires dans la tension induite (ui), causés par la commutation. 2 Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que les durées d'impulsion (tdl, td 2) du signal de décalage (sh) peuvent être changées entre des valeurs

fixes déterminables en fonction de la vitesse du moteur à courant continu.

3 Circuit selon la revendication 1 ou 2, en combinaison avec un circuit de commande pour commuter un moteur à courant continu sans collecteur dépourvu d'un capteur de commutation et comportant un rotor ou un stator à aimantation permanente ayant un nombre quelconque de paires de pôles et un stator ou un rotor associés présentant au moins deux enroulements formant un système polyphasé dont chaque phase, en fonction de tensions induites dans les enroulements par le champ à aimantation permanente du rotor, peut être appliquée au moyen d'éléments commutateurs électroniques, selon l'état de commutation, à la borne négative et/ou à la borne positive d'une source de tension pour effectuer des pas de commutation, étant entendu que, dans le cas de moteurs sans point neutre ( 611) ou sans point neutre sorti ( 611), il est calculé de façon continue une tension de point neutre et que, pour la détermination des instants (t 2, t 6) d'avance de la commutation, est utilisée la tension

19 2700428

induite (ui) de l'enroulement ( 608, 609 ou 610) non reliée à la source de tension et que la commutation est déclenchée après que cette tension induite (ui) a atteint la valeur de la tension de référence (ur) (passage par zéro), qui représente un niveau zéro de la

tension induite (ui).

4 Circuit selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'entre chaque passage par zéro (tl, t 5) et l'instant (t 2, t 6) d'avance de la commutation déclenché par ce

passage par zéro (tl, t 5), est inséré un retard déterminable (tb).

Circuit selon la revendication 4, caractérisé en ce que, en outre, dans le circuit de commande est calculée une tension de mesure (ui) par soustraction de la tension neutre sortie ou calculée d'un signal (uxj) composé des intervalles des tensions d'enroulement (ut, u 2, u 3) pendant lesquels les enroulements ( 608, 609, 610) ne sont pas reliés à la source de courant continu par l'intermédiaire des éléments commutateurs électroniques, est engendré un signal de phase nominal (sui) qui détermine le signe de la tension de mesure (ui) adéquat à l'état de commutation régnant du moteur, est engendré un signal de comparaison (EXOR) indiquant que le signe effectif (KOMP) de la tension de mesure (ui) et le signe déterminé par le signal de phase nominal (sui) sont égaux ou différents, signal de comparaison qui est engendré lors de chaque passage par zéro (tl, t 5), après la fin du retard (tb), est engendrée une impulsion du signal de décalage après la génération du signal de comparaison (EXOR) lors du passage par zéro

(tl, t 5).

6 Circuit selon la revendication 5, caractérisé en ce que le circuit de commande comporte un premier circuit temporisateur ( 621) recevant le signal de comparaison (EXOR) en l'absence d'une impulsion du signal de décalage (sh) et par lequel, après la fin du retard (tb), est délivré un signal (shausl) de déclenchement de la

génération d'une impulsion du signal de décalage (sh).

7 Circuit selon la revendication 6, caractérisé en ce que le circuit de commande comporte un étage générateur de signaux de décalage ( 604) recevant le signal (shausl) de déclenchement de la génération d'une impulsion du signal de décalage (sh). Circuit selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'étage générateur 8. de signaux de décalage ( 604) comporte au moins deux circuits temporisateurs ( 628, 629)

sur lesquels peuvent être prélevées au choix les impulsions du signal de décalage (sh).

9 Circuit selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'étage générateur de signaux de décalage ( 604) comporte un étage comparateur temporel ( 642, 643, 644) pour comparer avec une normale de temps (tm) la durée des effets transitoires provoqués par la commutation et pour choisir l'un des autres circuits temporisateurs

( 628, 629) pour délivrer le signal de décalage (sh) selon le résultat de la comparaison.

Circuit selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'étage comparateur temporel ( 642, 643, 644) reçoit un signal de vitesse (Dl) qui, après la fin du retard

(tb), est déduit du signal de comparaison (EXOR).

il Circuit selon l'une des revendications 5 à 10, à l'usage d'un système

triphasé, caractérisé en ce que les états de commutation des éléments commutateurs électroniques et le signal de phase nominal (sui) sont déduits par des opérations logiques binaires effectuées sur les sorties d'un registre à décalage ( 5) qui parcourt de façon

cyclique six états et qui est avancé au moyen du signal de décalage (sh).

12 Circuit selon l'une des revendications 6 à 11, caractérisé par un dispositif

d'aide au démarrage ( 656) engendrant un signal substituant de déclenchement (esh) pour déclencher en guise de remplacement la génération d'une impulsion du signal de décalage (sh) lorsque le signal de déclenchement (shausl) n'apparaît pas pendant une

durée prédéterminée (ts).

13 Moteur à courant continu sans collecteur muni d'un circuit selon l'une des

revendications 1 à 12.